La teoria del tutto

Ho iniziato qualche tempo fa a parlare di “fisica moderna”, dopo i 17 articoli sulla fisica classica (che pubblicherò a breve in maniera unitaria).

Mentre, però, nella fisica “classica” si può parlare di pesi e misure (“Introduzione alla fisica” e “Introduzione alla fisica – parte seconda“), di scoperte (“Fisica e chimica“), di forze (“Le Forze“) e del moto (“La cinematica” e “La dinamica“), di scienziati (“Forze e moto: Principi della Dinamica“), di lavoro (“Lavoro ed Energia, energia e leggi di conservazione“), di calore (“Temperatura e calore” e “Trasformazioni termodinamiche“), di onde (“Le onde: Acustica“, “Luce e Ottica” e “Luce e ottica – parte seconda“), di elettricità (“Elettrostatica” e “La corrente elettrica“) e di magnetismo (“Il magnetismo e le interazioni con l’elettricità” e “L’elettromagnetismo“) ricorrendo ad esempi, farlo con la fisica “moderna” è compito assolutamente più arduo.

Finché si deve rappresentare, come fa Paco Lanciano su Superquark ormai da anni, un piano inclinato, una spirale o tutto quello che ci fa capire il funzionamento delle leggi della Fisica, tutto è abbastanza semplice ed intuitivo.

Ma quando si deve pensare al mondo microscopico, tutte le certezze tendono velocemente a scomparire.

Per quello ho affiancato ad una trattazione più “tecnica”, una versione che ho denominato, senza l’intenzione di offendere nessuno, sia chiaro, una versione “for dummies” per ogni articolo riguardante la fisica “moderna”.

In questo farò un riepilogo, cercando di riassumere quanto detto fino ad oggi.

In “L’effetto fotoelettrico” abbiamo visto di come Einstein mise in relazione la luce e le sue frequenze con le superfici dei metalli, scoprendo così lo scambio di energia tra radiazione elettromagnetica e materia per cui vinse il Premio Nobel.

Nella versione “semplice”, ho spiegato come si arrivò ad “impacchettare” la luce in “quanti”, detti fotoni.

In “L’interpretazione della meccanica quantistica” ho parlato di come quella rivoluzione portò a comprendere quello che dicevo nell’introduzione, e cioè che il mondo microscopico non è così semplice da spiegare e da rappresentare.

Nella stessa trattazione “facile” ho descritto il famoso paradosso del gatto di Schrödinger.

In “Il principio di indeterminazione di Heisenberg” ho parlato del fatto che di una particella non possiamo sapere posizione e velocità allo stesso momento, spiegandolo in maniera più “comprensibile” successivamente.

Nell’articolo “Le forze nucleari” ho parlato della potenza delle due forze che tengono insieme la materia, e nella versione “più elementare” ho approfondito la “forza nucleare forte”.

Ne “La meccanica ondulatoria” ho raccontato degli sforzi degli scienziati per comprendere le particelle e le leggi della fisica quantistica, andando poi a realizzare un esempio pratico in “seguito“.

Negli ultimi due, “Il modello standard” e la sua versione “light“, ho parlato delle particelle principali e delle forze che le tengono insieme.

Successivamente, come dicevo in quegli articoli, l’intento della Scienza era di comprendere se ci fosse un’unica legge che potesse raggruppare tutti i fenomeni fisici.

E la chiamarono “Teoria del Tutto” (in inglese TOE = Theory of Everything), una sorta di Sacro Graal della fisica teorica.

La Teoria dovrebbe spiegare interamente e collegare assieme tutti i fenomeni fisici conosciuti, quindi dovrebbe essere in grado di conciliare la Fisica Quantistica con la Teoria della Relatività, che sembrano un po’ come l’olio e l’acqua, cioè difficilmente compatibili tra loro.

Il primo passo verso la Teoria del Tutto fu l’unificazione delle tre forze “non gravitazionali” (elettromagnetica, nucleare debole e forte) in una unica forza; tale unificazione è nota come GUT (Grand Unification Theory = Teoria della Grande Unificazione). L’unificazione della gravità con le altre tre forze darebbe la TOE, la Teoria del Tutto.

Einstein spese tutte le sue energie per arrivare ad una tale teoria, ma morì senza riuscire nell’impresa. È molto interessante notare che l’unificazione delle forze fondamentali non trova spazio in un Universo con 3 dimensioni spaziali e risulta necessario introdurre nuove dimensioni dello spazio definite “extra”, fino a ieri viste dai fisici come ipotesi di fantascienza ed oggi accettate come più che probabili.

Nelle prossime puntate inizieremo a capire come funzionano gli atomi e quali sono le forze contenute al loro interno e del perché, soprattutto, se la massa è equivalente all’energia (E=mc2), non ci trasformiamo in bombe nucleari!

Un pensiero riguardo “La teoria del tutto

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